|
|
Основы биохимии. Том 2юдается увеличение количества только двух «финальных» ферментов синтеза мочевины — аргини-носукциназы и аргиназы. Суммируя, можно отметить полный контраст между животными и микроорганизмами в отношении регуляции метаболизма аминокислот. У микроорганизмов, когда они попадают в среду, богатую всеми аминокислотами, происходит репрессия синтеза тех ферментов, которые вовлекаются в синтез аминокислот. Когда же подобную богатую аминокислотами пищу получают животные, они отвечают повышением способности деградировать аминокислоты. См. литературу к гл. 23. 24* Глава 22 МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. III Синтез амидов и олигопептидов. Переамидинирование. Переметилирование. Синтез порфиринов. Декарбоксилирование аминокислот. Синтез полиаминов Основная судьба аминокислот — включение в белки (гл. 26). Аминокислоты необходимы также для синтеза соединений, выполняющих различные функции в метаболизме. Подобные примеры уже встречались при синтезе самих аминокислот; так, глутаминовая кислота является донором аминогрупп при переаминировании, глутамин является донором аммиака, метионин—источником метильных групп, а серии — источником активных —СН2ОН- и —СНО-групп. Использование определенных аминокислот в синтезе пуринов и пиримидннов рассмотрено в гл. 24. В данной главе приведены другие примеры, показывающие участие аминокислот в синтезе различных азотсодержащих соединений. 22.1. Синтез амидов и олигопептидов Все живые клетки синтезируют различные амиды аминокислот и олигопептиды. Во всех случаях необходимая энергия поступает за счет АТР, это осуществляется, однако, несколькими путями. 22.1.1. Амиды Синтез глутамина можно рассматривать как прототип синтеза амидов; сначала образуется связанный с ферментом ацилфосфат АТР + RCOOH + ? —^ ?—RCOOPOsH2 + ADP который реагирует с аммиаком, образуя амид. 22.1.2. Олигопептиды Механизм, подобный рассмотренному выше, используется при синтезе глутатиона (?-глутамилцистеиннлглицина). Этот трипептид имеется во всех изученных клетках, и на его долю приходится до 908 22. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. Ill 909> 90% небелковых тиоловых групп (до 10 мМ), имеющихся в клетках млекопитающих. Предполагаемая роль глутатиона в транспорте аминокислот была рассмотрена выше (разд. 2.1.2); он может также участвовать в качестве восстановителя при синтезе дезокси-рибонуклеопротеидов в бесклеточных препаратах из Е. coli (разд-2.4.1.7). В глутатионе имеется одна ?-пептидная связь (а не обычная ?-шептидная связь). Синтез трипептида осуществляется в две стадии. L-глутаминовая кислота -(- L-цистеин -|- АТР ?-глутамилцистеиисинтетаза. M?s+, ?+ .·? --*~ у-глутамилцистеин -(- ADP + Pj (1/ глутатиоисинтетаза ?-глутамилцистеин + глицин -(- АТР--*~ -*¦ ?-глутамилцистеинилглицин (глутатион) -\- ADP -(- Pi (2} В ходе реакции (2) в качестве промежуточного соединения образуется связанный с ферментом глутаминилпистеинилапилфос-фат; затем ацилфосфатная группа замещается глицином, и происходит освобождение трипептида и фермента. Ни один из двух ферментов [реакции (1) и (2)] не является специфичным; первый может катализировать образование у-глут-амилаланина или y-i лутамил-а-аминомасляной кислоты, а второй может катализировать образование различных офтальмовых кислот (гл. 40). 22.1.2.1. Синтез карнозина Днпептид ?-аланилгистидин, карнозин, первоначально обнаруженный в мышце, образуется в результате реакции, катализируемой карнозинспнтетазой; в процессе реакции карбоксильная группа; активируется, образуя ангидрид с АМР; этот процесс в известной мере аналогичен образованию производных типа ацил-СоА (разд-17.5) ?-аланин + АТР -f ? <—*- ?—?-a лани л-AMP + PPj ?—?-аланил-АМР + гистидин ^ ' ?-аланилгистидин + AMP -f- ? Карнозинсинтетаза катализирует также синтез ансерина (?-ала-нил-КГ-метилгистидина); при этом ?'-метилгистидин заменяет гистидин в приведенной выше реакции. Фермент является относительно неспецифичным; он способен катализировать образование ряда дипептидов; при этом либо гистидин может быть заменен* другой аминокислотой, либо ?-аланин заменен другими ?- или ?-аминокислотами. Например, в мозге фермент, используя имеющуюся там в большом количестве ?-аминомасляную кислоту, катализирует образование ?-аминобутирилгистидина {гомокарнози-на) со скоростью в 10 раз большей, чем синтез карнозина (гл. 37). 910 III. МЕТАБОЛИЗМ В физиологических условиях свободная энергия гидролиза АТР—>-ADP-f-Pi достаточна для осуществления синтеза глутамина и глутатиона, в случае же синтеза карнозина освобождается РРь и дальнейший гидролиз последнего делает синтез карнозина совершенно необратимым. Еще более существенным моментом (при сопоставлении с синтезом глутамина) является образование в качестве промежуточного продукта ациладенилата, т. е. использование того же механизма активации аминокислот, который функционирует при синтезе крупных полипептидов и белков (гл. 20). 22.1.2.2. Синтез более крупных олигопептидов Рассматриваемые олигопептиды могут иметь ??~2 500, т. е. содержат до 20—25 остатков аминокислот. Принципиальным обстоятельством является то, что у каждого из полипептидов аминокислоты расположены в определенной упорядоченной последовательности. Следовательно, система синтеза должна содержать информацию, обеспечивающую упорядоченность присоединения соответствующих аминокислот в процессе роста цепи. В качестве модели процесса такого типа ниже приведен синтез антибиотика грамицидина S из Bacillus brevis. В настоящее время еще ие ясно, являются ли подобные реакции основой синтеза других ннзкомолеку-лярных полнпептидов, например регулярных факторов гипоталамуса (гл. 41), или же данная модель характерна только для синтеза у бактерий. ^-ь-\л\х- l^Orn E-PJie i-Val L-Pro I I r-Pro L-Val ' \ / D-Phe L-Orn "L-Leu грамициЭин S Для осуществления синтеза грамицидина (прерывистые линии указывают места циклизации в процессе синтеза) необходимы только два растворимых фермента, входящие в состав комплекса, называемого грамицидин-синтетазой. Свойства фермента I (?? 280 000) сходны со свойствами соответствующего фермента, участвующего в синтезе жирных кислот (гл. 17). Фермент способен катализировать образование на своей поверхности соответствующего аминоацил-АМР с каждой из входящих в состав пептида аминокислот. Аминоацил-АМР, не покидая поверхности, сразу же 22. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. Ill 911 взаимодействует с сульфгидрильной группой ковалентно связанного с белком 4'-фоефопантетеина, подобно тому как это имеет место в случае белка АСР, участвующего в синтезе (удлинении цепи) жирных кислот (разд. 17.6.1.2). Процесс может быть представлен следующей схемой: R-CH—СООН ? TR-CH—СО—АМР] + АТР ->- I + HS—? -*- NH, L NH, + PPi ??„ R—CH—CO-S—? Фермент II (?? 100 000) начинает процесс; он оеущеетвляет два превращения: активацию ь-фенилаланина, т. е. образование аминоацил-АМР, и инверсию ?-углеродного атома с образованием (связанного) D-стереоизомера. Аминокислота, образовавшая ацил-тиоэфирную связь на ферменте I, входящем в состав комплекса, переносится затем на экспонированную аминогруппу фенилаланина,. находящегося на ферменте II, с образованием дипептида. В результате повторения этого процесса образуется пептидил-Б-фер-мент II. Конечный продукт — циклический декапептид — образуется путем взаимодействия «голова — хвост» остатков фенилаланина двух таких цепей с ?-концевыми остатками лейцина. Фермент I может активировать любой из своих четырех аминокислотных субстратов, однако, когда все четыре субстрата присутствуют одновременно вместе с фенилаланином, связанным с ферментом II, то» при образовании пентапептида осуществляется уникальный специфический порядок присоединения аминокислот. Фенилаланил-S-фермент и растущий последовательно пептид, по-видимому, так изменяют на каждой стадии конфигурацию фермента II и тем самым его специфичность, что обеспечивается требуемая последовательность активации и переноса аминокислот. Изменение специфичности фермента, обусловленное тесным взаимодействием с другим белком, уже отмечалось раньше (разд. 8.7.2.3), однако описанный, выше процесс является, по-видимому, еще более поразительным. 22.1.3. ?-Ациламинокислоты ?-Ацилпроизводные аминокислот, а также меркаптуровые кислоты (см. ниже) экскретируются почками в виде соединений, сопряженных с глюкуроновой кислотой, с которой они образуют' сложноэфирную связь. Это обеспечивает возможность выве тения нерастворимых в исходной форме соединений в виде растворимой-натриевой соли. Выделенная первоначально из мочи лошади гиппу-ровая кислота (?-бензоилглиции) в небольшом количестве имеется 912 III. МЕТАБОЛИЗМ также в моче человека. Синтез ее происходит в печени и может быть значительно увеличен путем введения бензойной кислоты. Образование гиппуровой кислоты и других сходных соединений напоминает синтез эфиров в том отношении, что происходит активация карбоновой кислоты в форме соответствующего ацил-СоА, который является непосредственным ацилирующим агентом в реакции, катализируемой ацил-СоА-трансферазой. Образование бен-зоил-СоА проходит через стадию промежуточного соединения, связанного с ферментом ациладенилата. i >-СООН + АТР + СоА-» { V-С—СоА + AMP + FPi <у jj—CUUH + ?? V + СоА -* <у_^ бензойная кислота бензоил-СоА -* ? >-С—?—СН,СООН + СоА О гигтуровая кислота Образующаяся в ходе метаболизма или введенная в организм фе-нилуксусная кислота превращается подобным же путем в фенаце-туровую кислоту. CH2-CO-NH-CH2-COOH У некоторых птиц активирование бензойной и фенилуксусной кислот осуществляется таким же образом, затем, однако, происходит взаимодействие с а- и ?-аминогруппами орнитина с образованием Ы2,Ы5-днбензонл- или Ы2,Ы5-дифенилацетилорнитина. У человека бензойная кислота конъюгируется с глицином, однако фе-нилацетил-СоА реагирует не только с глицином, образуя фенил-ацетуровую кислоту (см. выше), но также и с ?-аминогруппой глутамина, образуя фенилацетилглутамин. Сн2—СН,—СН,—сн—соон (Na,N5- Эибензоипорниглин) фенилацетилглутамин 2 |
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 |
Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb) |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |